守恆定律

能量守恆定律即熱力學第一定律，是指在一個封閉（孤立）系統中的總能量保持不變。其中總能量一般説來已不再只是動能與勢能之和，而是靜止能量（固有能量）、動能、勢能三者的總量。

能量守恆定律可以表述為：一個系統的總能量的改變只能等於傳入或者傳出該系統的能量的多少。總能量為系統的機械能、熱能及除熱能以外的任何內能形式的總和。 ^[2] 

（1）自然界中不同的能量形式與不同的運動形式相對應：物體運動具有機械能、分子的運動具有內能、電荷的運動具有電能、原子核內部的運動具有原子能等等。

（2）不同形式的能量之間可以相互轉化：“摩擦生熱是通過克服摩擦做功將機械能轉化為內能；水壺中的水沸騰時水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內能轉化為機械能；電流通過電熱絲做功可將電能轉化為內能等等”。這些實例説明了不同形式的能量之間可以相互轉化，且是通過做功來完成的這一轉化過程。

（3）某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。

保守力學系統：在只有保守力做功的情況下，系統能量表現為機械能（動能和位能/勢能），能量守恆具體表達為機械能守恆定律。

熱力學系統：能量表達為內能，熱量和功，能量守恆的表達形式是熱力學第一定律。

核力學系統：在核聚變、核裂變過程中，產生大量能量的同時，有大量的粒子射出，所以物體的質量在減少。如果核聚變、核裂變的過程可逆，那麼就需要大量的粒子和大量的能量來構成核聚變、核裂變的逆變過程。核聚變與核聚變逆變、核裂變與核裂變逆變之間，它們的能量是守恆、質量也是守恆。

總的流進系統的能量必等於總的從系統中流出的能量加上系統內部能量的變化，能量能夠轉換，從一種形態轉變成另一種形態。

系統中儲存能量的增加等於進入系統的能量減去離開系統的能量。

能量守恆定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質、生物，大到宇宙天體。小到原子核內部，只要有能量轉化，就一定服從能量守恆的規律。從日常生活到科學研究、工程技術，這一規律都發揮着重要的作用。人類對各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風能、核能等的利用，都是通過能量轉化來實現的。能量守恆定律是人們認識自然和利用自然的有力武器。

如果一個系統不受外力或者所受外力的矢量和為零，這個系統的總動量保持不變 ^[3]  。

1.系統不受外力或者所受外力之和為零；

2.系統受外力，但內力遠大於外力，則外力可以忽略不計；

3.系統所受外力之和不為零，但在某一個方向上所受的合力為零，則在這個方向上的動量守恆；

4.全過程的某一階段系統受的合力為零，則該階段系統動量守恆。

1.m₁v₁+m₂v₂=m₁v'₁+m₂v'₂；

2.p=p'（p為初動量，p'為末動量）；

3.△p=0或△p₁= —△p₂。

矢量性：動量守恆的表達式是一個矢量式。對於作用前後物體的運動方向都在同一直線上的問題，要選取統一的正方向 。

相對性：動量守恆定律中的速度都是相對於同一參考系的，若問題中給出的速度足物體間相對速度，必須轉化為相對同一參考系的速度。

質量守恆定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。18世紀時法國化學家拉瓦錫從實驗上推翻了燃素説之後，這一定律始得公認 ^[4]  。

在任何與周圍隔絕的體系中，不論發生何種變化或過程，其總質量始終保持不變。或者説，任何變化包括化學反應和核反應都不能消除物質，只是改變了物質的原有形態或結構，所以該定律又稱物質不滅定律。化學反應的過程，就是參加反應的各物質（反應物）的原子，重新組合而生成其他物質的過程。在化學反應中，反應前後原子的種類沒有改變，數目沒有增減，原子的質量也沒有改變。也就是説 A+B =C+D的化學反應，其中A和B的質量和等於C和D的質量和。任何一種化學反應，其反應前後的總質量是不會變的。物質質量既不會增加也不會減少，只會由一種形式轉化為另一種形式。但是，一個物體在作用時需要在密閉的環境下，質量才會相同，若是在大氣中，某些反應質量會變重，是因為與空氣結合。質量守恆定律是自然界普遍存在的基本定律之一。

一個孤立系統的電荷總量是保持不變的，即在任何時刻，不論發生什麼變化，系統中的正電荷與負電荷的代數和保持不變。這就是電磁現象中基本規律之一的電荷守恆定律。定律表明，如果孤立系統中某處在一個物理過程中產生或消滅了某種符號的電荷，那麼必有等量的異種電荷伴隨產生或消滅；如果孤立系統中電荷總量增加或減少，那麼必有等量的電荷進入或離開該孤立系統。 ^[5]